Blog Ko Buijs - Het metaal Wolfraam

Wolfraam (W) is een metaal met een grijs/wit uiterlijk en het is per definitie een overgangsmetaal in het periodiek systeem. Overgangsmetalen nemen in hoogwaardige technologieën een steeds belangrijker plaats in. Verhoudingsgewijs komen overgangsmetalen weinig voor in de aardkorst. Overgangsmetalen zijn geschikt tot het vormen van zogenaamde coördinatieverbindingen dankzij de vrije atoomorbitalen. Zij worden mede daardoor ook als katalysator ingezet en dat vooral in de olie-industrie. Bijvoorbeeld nikkelwolfraamsulfide verwijdert zwavel en stikstof uit aardoliefracties. Dankzij het hoge atoomnummer (74) is wolfraam bijzonder geschikt om toegepast te worden in röntgenbuizen en elektrodes.


Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV

Wolfraam werd in 1779 ontdekt door het erts wolframiet te reduceren met koolstof en waterstof. In sommige landen wordt dit metaal ‘tungsten’ genoemd wat een synoniem is voor ‘zware steen’ en dat heeft te maken met het hoge soortelijke gewicht wat 19,3 kg/dm3bedraagt. Wolfraam heeft een extreem hoog smelt- en kookpunt die respectievelijk 3422oC en 5555oC hoog zijn. Daardoor is het metaal altijd bijzonder geschikt geweest als gloeidraad in allerlei lampen zoals de ouderwetse gloeilamp maar ook in de halogeenverlichting. Wolfraam heeft overigens het hoogste smeltpunt van alle voorkomende metalen. Zuiver wolfraam is een relatief zacht en goed buigbaar metaal waardoor het eenvoudig tot draad getrokken kan worden. Het is daarom ook prima dieptrekbaar. Zodra er verontreinigingen in dit metaal komen, wordt het behoorlijk bros waardoor het moeilijker te bewerken is. De uitzettingscoëfficiënt is nagenoeg dezelfde als die van glas waardoor het goed in combinatie met glas gebruikt kan worden. Wolfraam is niet toxisch. Wolfraam heeft op zich een zeer goede corrosiebestendigheid en is bestand tegen allerlei geconcentreerde reagentia van zuren en basen en zelfs tegen koningswater. Ook is het prima toepasbaar in zuurstof (tot 400oC), waterstof en chloor (tot 600oC) en kokend kwik. Het is niet goed bestand tegen een mengsel van ammoniak met waterstofperoxide alsmede tegen een heet mengsel van fluorwaterstofzuur en salpeterzuur met kokend zwavel en chloor (>250oC).

Zodra wolfraam in contact komt met zuurstof uit de lucht ontstaat er een zeer goede beschermende oxidelaag. Tot zeer hoge temperatuur (± 2000oC) blijft de hardheid van wolfraam op peil waardoor het metaal ook als pantsermetaal wordt gebruikt in de militaire sector. Wolfraam wordt niet vaak als zuiver metaal toegepast doch veel meer in legeringen met ijzer, nikkel en kobalt. Vooral in staal zal een geringe hoeveelheid wolfraam de hardheid en hittebestendigheid sterk laten toenemen. Het toepassingsgebied van dergelijk gelegeerdestaalsoorten wordt daardoor bijzonder verruimd. Omdat wolfraamlegeringen met hafnium, tantaal, niobium en zirkoon zeer hittebestendig zijn,worden deze veelal toegepast in uitlaatsystemen van straalmotoren van vliegtuigen en in stationaire turbines. Voor lasapparatuur biedt wolfraam ook prima mogelijkheden dankzij het hoge smeltpunt. Daarom zijn de elektroden t.b.v. het TIG lasproces veelal van een gelegeerdewolfraamkwaliteit vervaardigd. Hardmetaal is een verbinding tussen wolfraam en koolstof dat met een bepaald proces wolfraamcarbide oplevert. Bij dergelijke snijgereedschappen wordt kobalt gebruikt als metallisch bindmiddel. Voorts wordt wolfraam gebruikt als materiaal voor röntgenapparatuur, als warmte-element in elektrische kooktoestellen en voor allerlei componenten die tegen zeer hoge temperaturen bestand moeten zijn.